JP2007322137A

JP2007322137A - ロゴスキーコイル構造

Info

Publication number: JP2007322137A
Application number: JP2006149379A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Furuya; 正保降矢
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】ロゴスキーコイルを用いて複数の電流を測定するに当り、コイル点数を低減し設置スペースが低減できるようにする。
【解決手段】円筒状の非磁性絶縁体１０にソレノイドコイル２０を巻き、非磁性絶縁体１０の軸上には巻き戻し線３０を通し、巻き戻し線３０の一方の端部５０ａ，５０ｂ，５０ｃを短絡し、ハーフロゴスキーコイル４０ａ，４０ｂ，４０ｃを形成する。例えば、ハーフロゴスキーコイル４０ａと４０ｂで、１つのロゴスキーコイルが形成され、両ハーフロゴスキーコイルで囲まれた領域の電流は、２つのコイル対でアンペアの周回積分が行なわれ、その出力が出力線６０ａと６０ｂの間に出力される。
【選択図】図１

Description

この発明は、電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するロゴスキーコイル、特にその改良に関する。

図３は、例えば特許文献１に開示された磁界計測電流センサの原理図である。
これは、一部を切り欠いた環状の絶縁体コア１にトロイダルコア２を巻き、絶縁体コア１の中心部には環状に一巻の導体３を配置したものである。その一巻の導体３は帰路線または巻き戻し線とも呼ばれ、トロイダルコイルに電気的に直列接続されており、他端子対は信号検出端子であり、その端子出力は信号処理部４で処理されて出力信号になる。つまり、切り欠き部を利用して、電流５の流れをトロイダルコイルで囲む構造になっている。

このような構成において、流れる電流で発生する周囲の磁界Ｈは、トロイダルコイルにより次式のように周回積分（アンペア周回積分の法則）ができ、これによって電流値Ｉが求められる。
∫_LＨ・ｄＬ＝Ｉ
ここで、外部からの磁界に対しトロイダルコイル自身が一巻として作用して測定誤差を生じるので、これを相殺するために直列に逆方向に一巻の導体を設けている。この種のコイルは一般にロゴスキーコイルと呼ばれ、電流路に影響を与えることなく装着，計測できる利点を有している。

ロゴスキーコイルの応用例として、建物の柱や鉄塔の落雷電流測定のために図４のような方式が、例えば特許文献２に開示されている。
建物の柱や鉄塔の落雷電流測定では大型のコイルが必要で、そのためにコイルのインダクタンスと、コイルと帰路線間の浮遊静電容量が大きくなる。その結果として、共振周波数が低くなるので、高周波領域の測定精度が低下する。そこで、特許文献２ではロゴスキーコイルをソレノイドコイルのように分割してコイル群６〜９とし、単独でのインダクタンスと浮遊静電容量を小さくして、周波数特性を向上させている。なお、各コイルの出力は信号処理後に合算して、出力としている。

特開２００１−３４３４０１号公報特開２０００−０６５８６６号公報

ところで、複数導体の電流を測定する場合や、導体内部の電流分布を測定するような場合には、図３の例では対応する数のロゴスキーコイルを必要とし、図４の例ではさらにコイル挿入のための導体切り欠きや、穴あけスペースを必要とするなどの問題がある。
したがって、この発明の課題は、複数の電流を測定する場合のロゴスキーコイル数を低減し、測定スペースの低減を図ることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するロゴスキーコイルであって、
巻き戻し線を持つソレノイドコイルを複数個並列に配置するとともに、それぞれの巻き戻し線の端部を互いに短絡し、２つのソレノイドコイルを組み合わせて１つのロゴスキーコイルを構成することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、隣接するソレノイドコイル端部対を、測定電流検出端子対とすることができ（請求項２の発明）、または、被測定導体を挟む一対のソレノイドコイル端部対を、測定電流検出端子対とすることができる（請求項３の発明）。

この発明によれば、ロゴスキーコイルをソレノイドコイルに分割し、分割されたソレノイドコイルを組み合わせてロゴスキーコイルを形成するようにしたので、ロゴスキーコイル点数の低減，設置スペースの低減が可能となる。

図１はこの発明の実施の形態を示す概要図である。
すなわち、円筒状の非磁性絶縁体１０にソレノイドコイル２０が巻かれており、非磁性絶縁体１０の軸上には巻き戻し線３０が通っており、巻き戻し線３０の一方の端部５０ａ，５０ｂ，５０ｃが短絡されている。３本の非磁性絶縁体１０，ソレノイドコイル２０および巻き戻し線３０などによって３つのハーフロゴスキーコイル４０ａ，４０ｂ，４０ｃが形成され、コイル２０の他端６０ａ，６０ｂ，６０ｃは信号出力線になっている。

図１の構成による動作は以下のようになる。
ハーフロゴスキーコイル４０ａと４０ｂで、１つのロゴスキーコイルを形成される。両ハーフロゴスキーコイルで囲まれた領域の電流は、２つのコイル対でアンペアの周回積分が行なわれ、その出力が出力線６０ａと６０ｂの間に出力される（測定Ａ）。ハーフロゴスキーコイル４０ｂと４０ｃでも同様に、１つのロゴスキーコイルを形成され、これらに囲まれた領域の電流は、２つのコイル対でアンペアの周回積分が行なわれ、その出力が出力線６０ｂと６０ｃの間に出力される（測定Ｂ）。

図１の例では、３つのハーフロゴスキーコイル構成で、２つのロゴスキーコイル機能を実現していることになる。ハーフロゴスキーコイル構成はこれらの３つに限定されるものではなく、４個以上とすることもできる。また、ハーフロゴスキーコイルの端部２箇所に開口部があって厳密な周回積分を満足していないが、開口部は導体から離れていて他の部分よりも弱磁界となるので、測定誤差を無視することができる。

図２はこの発明の他の実施形態を示す説明図で、同（ａ）は平面図、同（ｂ）は同（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
これは、円柱導体の電流分布を測定する例を示すもので、円柱導体７０に開けた穴にハーフロゴスキーコイル９０ｂと９０ｃを挿入し、円柱導体７０に沿うようにハーフロゴスキーコイル９０ａと９０ｄを配置したものである。ロゴスキーコイルを形成するのはハーフロゴスキーコイル対で９０ａと９０ｂ、９０ｂと９０ｃ、９０ｃと９０ｄで、それぞれ電流８０ａ，８０ｂ，８０ｃの測定が可能である。なお、９０ａと９０ｃを組み合わせることで、８０ａ＋８０ｂの電流測定も可能である。

この発明の実施の形態を示す概要図この発明の他の実施の形態を示す説明図第１の従来例を示す原理図第２の従来例を示す原理図

符号の説明

１０…非磁性絶縁体、２０…ソレノイドコイル、３０…巻き戻し線（帰路線）、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ…ハーフロゴスキーコイル、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…巻き戻し線端、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ…ソレノイドコイル端（出力線）、７０…円柱導体、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ…電流。

Claims

電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するロゴスキーコイルであって、
巻き戻し線を持つソレノイドコイルを複数個並列に配置するとともに、それぞれの巻き戻し線の端部を互いに短絡し、２つのソレノイドコイルを組み合わせて１つのロゴスキーコイルを構成することを特徴とするロゴスキーコイル構造。
隣接するソレノイドコイル端部対を、測定電流検出端子対とすることを特徴とする請求項１に記載のロゴスキーコイル構造。
被測定導体を挟む一対のソレノイドコイル端部対を、測定電流検出端子対とすることを特徴とする請求項１に記載のロゴスキーコイル構造。